Изготовление и сборка камер сгорания с гофрированными проставками.

Данный тип камер сгорания (КС) состоит из двух оболочек: внутренней (огневой стенки) и внешней (рубашки), связанных друг с другом пайкой при помощи гофрированных проставок. Подобные КС нашли широкое применение в конструкциях двигателей большой и малой мощности.

Камера сгорания с гофрированными проставкими состоит из следующих основных частей: верхняя (головная) часть (форсуночная головка); средняя часть (собственно камера сгорания), включающая и критическое сечение, что обусловлено необходимостью вынести за критическое сечение кольцевой сварной шов, по которому производится стыковка средней и нижней части; нижняя (закритическая) часть (сопло), самая нижняя часть которой может быть одностенной, без охлаждения.

Требования к КС с гофрированными проставкими, как и к любым КС, заключаются в следующем:

1) обеспечение правильной геометрической формы и размеров узла и всех элементов КС;

2) обеспечение заданной прочности и жесткости после сборки;

3) обеспечение герметичности конструкции в целом и отдельных элементов;

4) обеспечение заданного режима протекания компонента в межрубашечном пространстве: заданного расхода компонентов и перепада давлений в трактах "О" и "Г";

5) обеспечение высоких требований по коррозионной стойкости к материалам и по эрозионной стойкости к вкладышам в критическое сечение.

Материалы для элементов КС кроме конструктивных показателей должны иметь хорошие технологические свойства: штампуемость, свариваемость, способность к пайке без флюсов, во избежание загрязнения флюсами внутренних полостей, обрабатываемость резанием.

Стенка двигателя подвергается непосредственному воздействию давления горячих газов и коррозионному действию компонентов, протекающих в межрубашечном пространстве. Для лучшего отвода тепла материал стенки должен обладать хорошей теплопроводностью и конструктивно часто имеет небольшую толщину. Стенка обычно изготавливается из листовой нержавеющей стали Х18Н9Т, жаропрочных (ЭИ659) или титановых сплавов.

Рубашка в большинстве КС подобного типа является основным несущим элементом конструкции, воспринимающим силовые воздействия от работающего двигателя. Кроме силовых нагрузок рубашка подвергается коррозионному действию протекающих в межрубашечном пространтсве компонентов. Рубашка обычно изготовляется толще, чем стенка, и иногда толщина меняется по длине КС. В качестве конструкционных материалов для рубашки применяются легированные стали ЭИ654, ЭИ763 (23Х2Н13ФА), ЭИ811 (Х21Н5Т), ЭП-56, 10Х16Н45А, иногда титановые сплавы.

Гофрированные проставки в процессе работы двигателя подвергаются действию протекающего компонента. Сложная их конфигурация обуславливает высокие технологические свойства материалов проставок, особенно по холодной штампуемости и способности к пайке. Материалом для них служат малоуглеродистые стали 08КП и 10КП, иногда нержавеющая сталь Х18Н9Т.

Конструкция КС (средняя и нижняя часть) делится на отдельные кольца (обечайки), состоящие из собранных с помощью пайки поясков стенки, рубашки и проставок. Таких поясков может быть от 3 до12. Изготовление их производят параллельно, затем собирают на специальных оправках и сваривают по окружности, получая готовые блоки средней и нижней части КС, далее средняя и нижняя части собираются вместе, после контроля и испытаний весь узел подается на сборку с форсуночной головкой.

Внутренняя оболочка средней части КС – огневая стенка – состоит из цилиндрической части, представляющей собой обечайку с прямолинейными образующими, и криволинейной части – фасонной обечайки. Цилиндрическая часть изготавливается из одной заготовки. Криволинейная часть может изготавливаться из нескольких поясков или из одной обечайки. Для обеих частей используются листовые заготовки, вырезаемые из стальных или титановых полос по заданным размерам. Цилиндрическая часть стенки изготавливается из листовой заготовки гибкой и сваркой по продольной образующей.

Криволинейная часть изготавливается гибкой из специально раскроенной заготовки, в результате чего получается коническая заготовка, и последующей штамповкой. Перед штамповкой продольные сварные швы, полученные аргоно-дуговой сваркой, зачищают, проковывают и отжигают, после чего заготовки поступают на рентгеноконтроль качества швов.

Рубашки по конструкции бывают сборные и цельноштампованные из листовых заготовок. Цилиндрические обечайки изготавливают из листовых заготовок гибкой с последующей продольной сваркой. Криволинейные обечайки получают штамповкой из конических обечаек. Сборка производится на сварочном приспособлении для кольцевой сварки, после чего производится автоматическая сварка.

Гофрированные проставки служат для соединения оболочек (стенки и рубашки) между собой и формирования межрубашечного пространства – тракта для протекания охлаждающего компонента топлива. После сборки и пайки проставок с оболочками обеспечивается необходимая жесткость КС.

Формообразование проставок производится двумя методами: штамповкой и прокаткой в профилированных валках.

Для пайки гофрированных проставок с оболочками устанавливают стенку, на нее наносят припой (например, в виде фольги), устанавливают гофрированную проставку, на нее наносят припой, устанавливают рубашку, всю сборку устанавливают в контейнер, затем производят загрузку в печь, под действием температуры припой плавится, вынимают из печи, происходит затвердевание припоя, соединившего стенку, гофрированную проставку и рубашку КС.